JP2685641B2 - Protective relay - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【産業上の利用分野】 この発明は電力系統を保護する保護継電器に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protective relay that protects a power system.

【従来の技術】[Prior art]

第２図は、例えば『電気協同研究，第41巻第４号，デ
ィジタルリレー』P45の第４−１−３表の方式，積形Ｃ
に示された従来のディジタル演算形電力方向継電器のア
ルゴリズムを説明するための図である。 電力方向を得る演算原理式として、上掲の表には下式
が示されている。 ｜｜・｜|cosθ＝v_m・i_m＋v_m-3・i_m-3 ……（１） 但し、 ｜｜・｜|;電圧，電流の振巾値 θ；電圧と電流の位相差 i_m,v_m;時刻ｍの時点の電流，電圧のディジタル
・データ i_m-3,v_m-3;時刻ｍより３サンプル前の電流・電圧の
ディジタル・データ 更に、ここでは、サンプリング時間巾βを、電気角で
30゜の場合について示しており、時刻ｍの電流・電圧の
内積値と、これより電気角90゜隔った時点の電流，電圧
の内積値の和を得るものである。 今、継電器への入力電気量を第２図の様に ｉ（ｔ）＝I_psin（ω₀t） ……（２） ｖ（ｔ）＝V_psin（ω₀t＋θ） ……（３） とし、時刻ｍ時点における角周波数ω₀tの値をαとすれ
ば、各サンプル値は下式で与えられる。 i_m＝I_psinα ……（４） v_m＝V_psin（α＋θ） ……（５） 更に、ｍ−ｋ時点におけるサンプル値は、下式で与え
られることになる。 i_m-k＝I_psin（α−ｋβ） ……（６） v_m-k＝V_psin（α−ｋβ＋θ） ……（７） 但し、 I_p,V_p;電流，電圧の振巾値 β：サンプリング時間巾 θ：電圧と電流の位相差 k:k＝1,2,3,…… である。 ここで式（１）の右辺に着目すると、下記が判明す
る。 i_m・v_m＋i_m-3・v_m-3 ＝I_psinαV_psin（α＋θ） ＋I_psin（α−３β）V_psin（α−３β＋θ） ＝I_pV_p｛sinαsin（α＋θ） ＋sin（α＋３β）sin（α−３β＋θ）｝ ＝I_pV_p｛sinαsin（α＋θ） ＋cosαcos（α＋θ）｝ ＝I_pV_pcosθ ……（８） 即ち、データの３サンプル分の隔たりは電気角90゜の
隔たりということになる。Fig. 2 shows, for example, the method of Table 4-1-3 of "Electrical Cooperation Research, Vol. 41, No. 4, Digital Relay" P45, product form C
FIG. 7 is a diagram for explaining an algorithm of the conventional digital operation type power direction relay shown in FIG. The following formula is shown in the above table as a calculation principle formula for obtaining the electric power direction. ｜｜｜| cos θ ＝ v _m・ i _m ＋ v _m-3・ i _m-3 …… (1) However, |｜ ・ ｜|; Swing value of voltage and current θ; Phase difference between voltage and current i _m , v _m ; current / voltage digital data at time m i _m-3 , v _m-3 ; current / voltage digital data 3 samples before time m Furthermore, here, sampling time width β At an electrical angle
It shows the case of 30 °, and obtains the sum of the inner product value of the current and voltage at time m and the inner product value of the current and voltage at the time when the electrical angle is 90 ° apart. Now, as shown in FIG. 2, the amount of electricity input to the relay is i (t) = I _p sin (ω ₀ t) …… (2) v (t) = V _p sin (ω ₀ t + θ) …… (3 ), And the value of the angular frequency ω ₀ t at time m is α, each sample value is given by the following equation. i _m = I _p sin α (4) v _m = V _p sin (α + θ) (5) Further, the sample value at the time point m−k is given by the following equation. i _mk = I _p sin (α-k β) (6) v _mk = V _p sin (α-k β + θ) (7) where I _p , V _p ; current and voltage amplitude β: sampling Time width θ: Phase difference between voltage and current k: k = 1,2,3, .... Focusing on the right side of equation (1), the following is found. i _m・ v _m + i _m-3・ v _m-3 = I _p sinαV _p sin (α + θ) + I _p sin (α-3β) V _p sin (α-3β + θ) = I _p V _p {sin αsin (α + θ) + sin (α + 3β) sin (α -3β + θ)} = I p V p {sinαsin (α + θ) + cosαcos (α + θ)} = I p V p cosθ ...... (8) i.e., 3 samples of separation data electrical angle of 90 ° It's a gap.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

従来の保護継電器は、以上のように構成されているの
で、『系統周波数は常に一定として扱うものであり、デ
ィジタル・リレーとして成立させるためには50Hz,60Hz
等の周波数に対応してサンプリング時間巾βを正確に定
める必要がある』の前提のもとに演算原理式が構成され
ている。 このため、系統の周波数変動に対しては、式（８）の
中のsin（α−３β）sin（α−３β＋θ）＝cosαcos
（α＋θ）の前提が崩れてしまい等号が成立しなくなっ
て、演算原理上、保護能力的に無視し得ない影響を受け
る他、周波数によってサンプリング時間巾βを変えない
と誤差が大となって実用的でなくなるという課題があっ
た。 更には、系統周波数に従属して、サンプリング時間巾
βを30゜の倍数に設定する必要があり、式（８）の場
合、電力方向リレーとして有効な演算結果を得るために
は、電気角で90゜（60Hzの場合には4.167ms、50Hzの場
合には5ms）相当の時間が必要（処理装置の処理に要す
る時間は、これを無視してある。）であり、従来の演算
原理では、これ以上に検出時間を短縮することは困難
で、高速度動作に対して、限界がある等の課題があっ
た。 この発明は、上記のような課題を解消するためになさ
れたもので、周波数変動による特性変化を改善すると共
に、扱う周波数によってサンプリング時間巾（β）を変
えることのない、即ち、50Hz,60Hz共用形の演算処理回
路で対応が可能な保護継電器を得ることを目的とする。Since the conventional protective relay is configured as above, "the system frequency is always treated as constant, and 50Hz and 60Hz are required to establish it as a digital relay.
It is necessary to accurately determine the sampling time width β corresponding to frequencies such as "," and so on. Therefore, for frequency fluctuations in the system, sin (α-3β) sin (α-3β + θ) = cosαcos in equation (8)
Since the premise of (α + θ) is broken and the equal sign does not hold, there is an influence that can not be ignored in terms of protection ability due to the calculation principle, and the error becomes large unless the sampling time width β is changed depending on the frequency. There was a problem that it became impractical. Furthermore, depending on the system frequency, it is necessary to set the sampling time width β to a multiple of 30 °, and in the case of formula (8), in order to obtain an effective calculation result as a power direction relay, A time equivalent to 90 ° (4.167ms in the case of 60Hz, 5ms in the case of 50Hz) is necessary (the time required for the processing of the processing device is neglected.), And in the conventional calculation principle, It is difficult to further shorten the detection time, and there is a problem that there is a limit to the high speed operation. The present invention has been made in order to solve the above problems, and improves the characteristic change due to frequency fluctuation, and does not change the sampling time width (β) depending on the frequency to be handled, that is, both 50Hz and 60Hz. It is an object of the present invention to provide a protective relay that can be handled by a computer-type arithmetic processing circuit.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

この発明に係る保護継電器は、電力系統の電圧，電流
を検出して電圧データ及び電流データを所定のサンプリ
ング時間巾でサンプリングし量子化して一時保管する電
流データの一時的保管室、及び電圧データの一時的保管
室と、その一時的保管室に格納された電流，電圧のサン
プリング値及び演算順次を規定して、演算処理する演算
回路により第１の電気量，第２の電気量及び第３の電気
量等を演算処理して出力する四則演算回路と、前記電力
系統の電流及び電圧の振巾値の積量を被乗数としたサン
プリング演算式からなる前記第１の電気量を、前記第２
の電気量で除して得た値に、該電流及び電圧の振巾値の
積量を被乗数とした位相差演算式からなる第３の電気量
を加えて電力方向成分を得、これが零より大か否かを判
定し、結果を出力する判定量導出部とを備えたものであ
る。The protective relay according to the present invention detects a voltage and a current of a power system, samples the voltage data and the current data with a predetermined sampling time width, quantizes them, and temporarily stores the current data. The temporary storage room, the sampling value of the current and voltage stored in the temporary storage room, and the calculation sequence are defined, and the first electric quantity, the second electric quantity, and the third electric quantity are calculated by the arithmetic circuit that performs arithmetic processing. The four electrical arithmetic circuits for arithmetically processing and outputting electrical quantities and the like, and the first electrical quantity composed of a sampling arithmetic expression whose multiplicand is a product amount of amplitude values of current and voltage of the power system
To the value obtained by dividing by the amount of electric current of the current and voltage, the third electric amount consisting of the phase difference arithmetic expression with the product of the amplitude value of the current and voltage as the multiplicand is added to obtain the power direction component. It is provided with a determination amount derivation unit that determines whether or not it is large and outputs the result.

【作用】[Action]

この発明における保護継電器は、電力系統の電流，電
圧のサンプリングデータの積量を導出して第1,第２及び
第３の電気量を求め、電力方向成分を得て判定する。そ
して、その電力方向成分を求めるに当っては、該電気量
の３つの成分、すなわち、電流，電圧の位相差（θ）に
関連する成分と、第２調波に関連する成分（２α）及び
サンプリング時間巾（β）に関連する成分のうち、サン
プリング時間巾と第２調波に関連する成分を位相差成分
から除去して電流，電圧の位相差に関する成分のみとな
るように入力サンプリングデータの取込み順序を制御す
るので、周波数変動に対しても高精度かつ安定で、5
0^HZ,60^HZでサンプリング時間巾を共用化した継電器が得
られる。The protective relay according to the present invention derives the product quantity of the sampling data of the current and voltage of the power system to obtain the first, second and third electric quantities, and obtains and determines the power direction component. Then, in obtaining the power direction component, three components of the electricity quantity, that is, a component related to the phase difference (θ) between current and voltage, a component related to the second harmonic (2α), and Of the components related to the sampling time width (β), the components related to the sampling time width and the second harmonic are removed from the phase difference component so that only the components related to the phase difference between current and voltage are input. Since the acquisition sequence is controlled, it is highly accurate and stable against frequency fluctuations.
A relay with a shared sampling time width of 0 ^HZ and 60 ^HZ can be obtained.

【発明の実施例】DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

以下、この発明の一実施例を図について説明する。 第１図はこの発明の一実施零を示すブロック図であ
る。 図において、１はディジタル量化された電流データの
配分路、２は電圧データの同様配分路、３〜５は夫々電
流データの一時的保管室、６〜８は夫々電圧データの一
時的保管室、９はデータ流通路、10,12は加算回路、11,
13,18は減算回路、14〜17,19は乗算回路、20は除算回
路、21は加算回路、22は判定量導出部である。 次に動作について説明する。まず、電流，電圧データ
の配分路1,2には夫々電流，電圧のディジタル・データ
列……i_m-1,i_m,i_m+1……、及び……v_m-1,v_m,v_m+1……が
サンプリング時間（間隔）巾βに同期して、流れてお
り、電流，電圧データの一時的保管室３〜８には、夫々
にi_m+1i_m,i_m-1,v_m+1v_m,v_m-1が保管されているものとす
る。 このデータの一時的保管室のデータの出し入れは、別
の制御系（図示せず）によって制御されている。例え
ば、最新のデータとして電流データi_m+2がデータ配分路
１に現われると（勿論、これと同期してデータ配分路２
にも電圧データv_m+2が現われていることは言うまでもな
い。）、電流データの一時的保管室５ではデータi_m-1が
クリアされ、データi_mを収納する。同時にデータの一時
的保管室４ではデータi_mがクリアされデータi_m+1を収納
し、電流データの一時的保管室３ではデータi_m+1がクリ
アされデータi_m+2を収納する。この時電流データの一時
的保管室３〜５のデータのクリア，収納は同期して“別
の制御系”によって制御される。また、電圧データの一
時的保管室６〜８についても電流データの一時的保管室
の場合と同様に動作をする。即ち、v_m+2が、電圧データ
の一時的保管室６に収納された時、電圧データの一時的
保管室7,8には夫々V_m+1、V_mが収納されることになる。 また、加算回路10,12には、夫々データ流通路９経
由、データの一時的保管室3,5及び6,8からのデータを用
いて加算量i_m+1＋i_m-1,v_m+1＋v_m-1を導出している。 このデータはサンプリング時間巾βの間（次にくる新
たなデータi_m+2,v_m+2をデータの一時的保管室3,6が収納
する迄の間）保持され、この制御も前述した別の制御系
によって制御されている。 従って、次のサンプリング時間巾βではｍの代りにデ
ータｍ＋１を代入したデータが保持されたことになる
（即ち、ｍ＋１→ｍ＋2,m→ｍ＋1,m−１→ｍとなる）。 同様にして減算回路11,13にはi_m+1−i_m-1,v_m+1−v_m-1
が収納されており、乗算回路14にはi_mv_mが収納されてい
る。乗算回路15は加算回路10,12の出力を夫々入力とし
て（i_m+1＋i_m-1）（v_m-1＋v_m-1）を導出して出力してい
る。また、乗算回路16は乗算回路14の出力を入力として
2i_mv_mを導出して出力している。 更に、乗算回路17は乗算回路16の出力を入力として、
4i_mv_mを導出して、出力している。 減算回路18は、乗算回路15,17からの出力を夫々入力
して4i_mv_m−（i_m+1＋i_m-1）（v_m+1＋v_m-1）を導出し
て、出力している。 乗算回路19は、減算回路11,13、乗算回路16からの出
力を夫々入力して2i_mv_m（i_m+1−i_m-1）（v_m+1−v_m-1）
を導出して出力している。 また、除算回路20は、減算回路18、乗算回路19からの
出力を夫々入力して を導出して出力している（但し、4i_mv_m−（i_m+1＋
i_m-1）（v_m+1＋v_m-1）≠０とする）。 加算回路21は、乗算回路16、除算回路20からの出力を
夫々入力して、2I_pV_pcosθを導出して出力している。 判定量導出部22には2I_pV_pcosθが導出される。この判
定量は図示していないが下記の条件を満足した時に保護
継電器としての出力接点を閉じるように制御する。 I_pV_pcosθ≧０ この実施例は、下記の数式によって明らかに電力方向
成分が導出されていることを示している。 即ち、乗算回路19の出力量は（９）式で示される。 2i_mv_m（i_m+1−i_m-1）（v_m+1−v_m-1） ＝2I_pV_psinαsin（α＋θ）｛sin（α＋β）−sin（α−β）｝ ｛sin（α＋β＋θ）−sin（α−β＋θ）｝ ＝IpV_p｛cosθ−cos（２α＋θ）｝・2I_pV_p ・sin²β｛cosθ＋cos（２α＋θ）｝ ……（９） 減算回路18の出力量は（10）式で示される。 4i_mv_m＋（i_m+1＋i_m-1）（v_m+1−v_m-1） ＝2I_pV_p｛cosθ−cos（２α＋θ）｝ −2I_pV_p｛cosθ−cos（２α＋θ）｝cos²β ＝2I_pV_p｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos²β） ＝2I_pV_p｛cosθ−cos（２α＋θ）｝sin²β ……（10） また、除算回路20の出力量は（11）式で示される。 （但し、4i_mv_m−（i_m+1＋i_m-1）（v_m+1＋v_m-1）≠０ I_pV_p｛cosθ−cos（２α＋θ）｝sin²β≠０ とする） そして加算回路21の出力量は（12）式で示される （但し、4i_mv_m（i_m+1＋i_m-1）（v_m+1−v_m-1）≠０ ｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β）≠
０） とする）。 以上の説明では、各演算式中の分母が零にならない場
合について述べているが、分母が零となる場合には、演
算結果を棄てる等別途処理を行なうことは云う迄もな
い。 上述したように、この発明の主旨は、電流，電圧のサ
ンプリング値を求め、そのサンプリング値を所要回路を
用いて式（12）右辺の加算式を演算処理し判定量を導出
することにある。すなわち、加算式は一方が分数式で構
成され、その分子を第１の電気量として、 （I_pV_p）^２｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） ｛cosθ＋cos（２α＋θ）｝ を導出する。また分母を第２の電気量おして I_pV_p｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） を導出する。加算式の他方は第３の電気量として I_pV_p｛cosθ−cos（２α＋θ）｝ を導出する。前記分数式は演算結果の第２調波を除去
し、電圧と電流の位相差の振巾値に関係した量を導出す
る如く電流，電圧のサンプリングデータの取込みを規定
するようにしている。そして加算式の前記演算は、第１
の電気量を第２の電気量で除した値に第３の電気量を加
えて得た電力方向成分2I_pV_pcosθが零より大か否かを判
定基準に照らして判定し、保護継電器の出力を得るよう
にしている。ここで、第１及び第２の電気量算出式の電
流，電圧の位相差（θ）に関する成分及びサンプリング
時間巾（β）の成分に関するcos2βの関連項を以下のよ
うに呼称する。 ｛cosθ−cos（２α＋θ）｝｛cosθ＋cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） をサンプリング演算式、 ｛cosθ−cos（２α＋θ）｝ を位相差演算式と呼称する。 なお、上記実施例の変形は、２大別することが可能で
ある。 その１は、式（12）に於いて、ｍを変化させても本考
案のデータの制御手順に従えば、その１式目のβをcos2
βとしたまゝ電力方向成分を得ることが可能である。 一般化して、式（12）のｍをｍ＋ｋ（ｋは整数とす
る）で置換すると下式を得る。 式（12）は、ｋ＝０の場合に相当する。 さて、その２は式（12）に於いて、ｍを変化させて
も、本発明のデータの制御手順に従えば、その１式目の
βをcos2lβ（ｌは、整数とする）としても、電力方向
成分を得ることが可能である。 一般化して、角添数字にｌを付して示すが、i_m,v_mに
ついては、添字ｌとは無関係とすることが必要である。 式（12）はｌ＝１の場合に相当する。 これは、式（12）の１式目が で示されていたのが、ｌとすると が得られることを示す。 なお、上記実施例は、第１図で述べた通り、従来リレ
ーの様に『不変周波数の正弦波であれば、サンプリング
時間巾βを電気角30゜にとり、３サンプル前（又は、
後）のデータを使えば、そのデータは、現在のデータよ
りも90゜前（又は後）のデータであり、前者を正弦（si
n）成分とすれば、後者は余弦（cos）成分となる』の前
提によらない演算原理とするため入力データの取り込み
順序をどのように行うべきかを規定する手段について示
した。 従って、この発明によれば、サンプリング時間巾Ｂ
を、系統周波数に無関係に設定することが可能となるた
め、周波数50Hz,60Hzで、サンプリング時間巾βを共用
化することが可能となる他、処理装置の処理能力が向上
すれば、する程、サンプリング時間巾βを短く設定し得
ることになる。 具体的にこの発明で、電力方向リレーとして解を得る
ためには、ｍ−１〜ｍ＋１迄の３サンプル・データ（従
来リレーはｍ〜ｍ＋３までの４サンプル・データ）であ
り、１サンプル・データの少ない分、事故検出に要する
時間は短縮される。 また、サンプリング時間巾βを縮めて行けば、更に高
速度動作が可能となる。 更には、この３サンプル・データの間、系統の周波数
をほゞ一定と見なし得る程度の周波性変動であれば、即
ち、水力発電機が起動して、定格周波数になるまでの間
の保護などにも適用可能である。 また、この発明の場合には、時限協調が従来リレーに
比べて容易になることである。 即ち、従来リレーはタップ値、抑制スプリング、接点
間隔等で電源端から負荷端迄の時限協調をとっているが
この発明では、負荷側程、サンプリング時間巾βを短か
く電源端側程サンプリング時間巾βを長く設定すれば、
事故等には、各端をほゞ同一の電流が貫通して事故点に
向って流れるため、同一原理のリレーで確実に時限協調
がはかれることになる。 この時、あわせて演算結果の照合回数を電源端側程多
くする等、配慮すれば信頼度向上にも資する。 更に、この発明の考え方は、インピーダンスリレーへ
応用してもよく、上記例と同様の効果を奏する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a distribution path for digitalized current data, 2 is a similar distribution path for voltage data, 3 to 5 are temporary storage rooms for current data, 6 to 8 are temporary storage rooms for voltage data, respectively. 9 is a data flow path, 10 and 12 are addition circuits, 11 and
13 and 18 are subtraction circuits, 14 to 17 and 19 are multiplication circuits, 20 is a division circuit, 21 is an addition circuit, and 22 is a determination amount derivation unit. Next, the operation will be described. First, the current and voltage data distribution paths 1 and 2 are digital data strings of current and voltage, respectively, i _m-1 , i _m , i _{m + 1} ..., and ... v _m-1 , v _m , v _{m + 1} ... Flows in synchronization with the sampling time (interval) width β, and i _{m + 1} i _m , i _m are respectively stored in the temporary storage rooms 3 to 8 for the current and voltage data. _-1,, v _{m + 1} v _m , v _m-1 shall be stored. The loading / unloading of the data in the temporary storage room of this data is controlled by another control system (not shown). For example, when the current data i _{m + 2} appears as the latest data in the data distribution path 1 (of course, in synchronization with this, the data distribution path 2
Needless to say, the voltage data v _{m + 2} appears. ), The data i _m-1 is cleared in the temporary storage room 5 for the current data, and the data i _m is stored. At the same time, the data i _m is cleared and the data i _{m + 1} is stored in the temporary storage room 4 for data, and the data i _{m + 1} is cleared and the data i _{m + 2} is stored in the temporary storage room 3 for current data. At this time, the clearing and storing of the current data in the temporary storage rooms 3 to 5 are synchronously controlled by "another control system". Further, the temporary storage rooms 6 to 8 for voltage data operate similarly to the temporary storage rooms for current data. That is, when v _{m + 2} is stored in the voltage data temporary storage room 6, V _{m + 1} and V _m are stored in the voltage data temporary storage rooms 7 and 8, respectively. In addition, the addition circuits 10 and 12 use the data from the temporary data storage rooms 3, 5 and 6, 8 via the data flow passage 9, respectively, and add amounts i _{m + 1} + i _m-1 , v _{m + 1} + v _m-1 is derived. This data is retained during the sampling time width β (until the next new data i _{m + 2} , v _{m + 2} is stored in the temporary data storage room 3, 6), and this control is also described above. It is controlled by another control system. Therefore, in the next sampling time width β, data obtained by substituting the data m + 1 for m is held (that is, m + 1 → m + 2, m → m + 1, m-1 → m). Similarly, the subtraction circuits 11 and 13 have i _{m + 1} −i _m-1 , v _{m + 1} −v _m-1
Are stored, and the multiplication circuit 14 stores i _m v _m . The multiplier circuit 15 receives the outputs of the adder circuits 10 and 12 as inputs and derives (i _{m + 1} + i _m-1 ) (v _m-1 + v _m-1 ) and outputs it. Further, the multiplication circuit 16 receives the output of the multiplication circuit 14 as an input.
2i _m v _m is derived and output. Further, the multiplication circuit 17 receives the output of the multiplication circuit 16 as an input,
4i _m v _m is derived and output. The subtraction circuit 18 inputs the outputs from the multiplication circuits 15 and 17, respectively, derives 4i _m v _m − (i _{m + 1} + i _m−1 ) (v _{m + 1} + v _m−1 ) and outputs it. ing. The multiplication circuit 19 inputs the outputs from the subtraction circuits 11 and 13 and the multiplication circuit 16, respectively, and outputs 2i _m v _m (i _{m + 1} −i _m-1 ) (v _{m + 1} −v _m-1 ).
Is derived and output. The division circuit 20 inputs the outputs from the subtraction circuit 18 and the multiplication circuit 19, respectively. Is derived and output (however, 4i _m v _m − (i _{m + 1} +
i _m-1 ) (v _{m + 1} + v _m-1 ) ≠ 0). The adder circuit 21 inputs the outputs from the multiplication circuit 16 and the division circuit 20, respectively, derives 2I _p V _p cos θ, and outputs it. 2I _p V _p cos θ is derived to the determination amount deriving unit 22. Although this judgment amount is not shown, it is controlled so as to close the output contact as a protective relay when the following conditions are satisfied. I _p V _p cos θ ≧ 0 This example shows that the power direction component is clearly derived by the following formula. That is, the output amount of the multiplication circuit 19 is expressed by the equation (9). 2i _m v _m (i _{m + 1} −i _m-1 ) (v _{m + 1} −v _m-1 ) = 2I _p V _p sin αsin (α + θ) {sin (α + β) −sin (α−β)} {sin (Α + β + θ) −sin (α−β + θ)} = IpV _p {cos θ−cos (2α + θ)} · 2I _p V _p · sin ² β {cos θ + cos (2α + θ)} (9) The output amount of the subtraction circuit 18 is ( It is shown by the equation 10). 4i _m v _m + (i _{m + 1} + i _m-1 ) (v _{m + 1} −v _m-1 ) = 2I _p V _p {cos θ−cos (2α + θ)} −2I _p V _p {cos θ−cos (2α + θ )} Cos ² β = 2I _p V _p {cos θ−cos (2α + θ)} (1-cos ² β) = 2I _p V _p {cos θ−cos (2α + θ)} sin ² β (10) Also, the division circuit The output amount of 20 is expressed by equation (11). (However, 4i _m v _m − (i _{m + 1} + i _m-1 ) (v _{m + 1} + v _m-1 ) ≠ 0 I _p V _p {cos θ−cos (2α + θ)} sin ² β ≠ 0) Then, the output amount of the adder circuit 21 is expressed by the equation (12) (where, 4i _m v _m (i _{m + 1} + i _m-1 ) (v _{m + 1} −v _m-1 ) ≠ 0 {cos θ−cos ( 2α + θ)} (1-cos2β) ≠
0)). In the above description, the case where the denominator in each arithmetic expression does not become zero has been described, but if the denominator becomes zero, it goes without saying that a separate process such as discarding the calculation result is performed. As described above, the gist of the present invention is to obtain the sampling values of the current and voltage, and use the required circuits to arithmetically process the addition equation on the right side of Expression (12) to derive the determination amount. That is, one of the addition formulas is composed of fractional formulas, and the numerator is the first electric quantity, and (I _p V _p ) ² {cos θ−cos (2α + θ)} (1-cos2β) {cos θ + cos (2α + θ)} Derive. In addition, I _p V _p {cosθ−cos (2α + θ)} (1-cos2β) is derived through the denominator as the second electric quantity. The other of the addition formulas derives I _p V _p {cos θ−cos (2α + θ)} as the third quantity of electricity. The above-mentioned fractional expression is designed to remove the second harmonic of the calculation result and to regulate the acquisition of the sampling data of the current and the voltage so as to derive the amount related to the amplitude value of the phase difference between the voltage and the current. And the above-mentioned operation of the addition formula is the first
The power relay component 2I _p V _p cos θ obtained by adding the third quantity of electricity to the value obtained by dividing the quantity of electricity of 2 by the second quantity of electricity is judged according to the judgment criterion, and the protective relay is determined. I am trying to get the output of. Here, the related term of cos2β relating to the component of the current and voltage phase difference (θ) and the component of the sampling time width (β) in the first and second electric quantity calculation formulas will be referred to as follows. {Cosθ-cos (2α + θ)} {cosθ + cos (2α + θ)} (1-cos2β) is called a sampling calculation formula, and {cosθ-cos (2α + θ)} is called a phase difference calculation formula. The modifications of the above embodiment can be roughly classified into two. According to the data control procedure of the present invention, even if m is changed in Expression (12), β of the first expression is cos2
It is possible to obtain the power direction component as β. Generalizing and substituting m + k (k is an integer) for m in Expression (12), the following expression is obtained. Expression (12) corresponds to the case of k = 0. By the way, in the second, even if m is changed in the equation (12), if β of the first equation is cos2lβ (l is an integer) according to the control procedure of the data of the present invention, It is possible to obtain the power direction component. Although it is generalized and indicated by adding 1 to the squared index, it is necessary to make i _m and v _m irrelevant to the subscript 1. Expression (12) corresponds to the case of l = 1. This is because the first equation in equation (12) is Was indicated by, Is obtained. In the above embodiment, as described in FIG. 1, like the conventional relay, "if the sine wave has an invariable frequency, the sampling time width β is set to an electrical angle of 30 °, and three samples before (or,
If the data of (after) is used, the data is 90 ° before (or after) the current data, and the former is a sine (si).
The latter is the cosine (cos) component if the n) component is used. ”As a calculation principle that does not depend on the premise, the means for defining how to take the input data is shown. Therefore, according to the present invention, the sampling time width B
Can be set independently of the system frequency, so that the sampling time width β can be shared at frequencies of 50 Hz and 60 Hz, and the more the processing capacity of the processing device improves, the more The sampling time width β can be set short. Specifically, in order to obtain a solution as a power direction relay in the present invention, 3 sample data from m-1 to m + 1 (4 sample data from m to m + 3 in the conventional relay) are used. The less time is required, the shorter the time required to detect an accident. Further, if the sampling time width β is shortened, a higher speed operation becomes possible. Furthermore, during these three sample data, if there is a frequency fluctuation to the extent that the frequency of the system can be regarded as almost constant, that is, protection until the hydroelectric generator starts up to the rated frequency, etc. It is also applicable to. Further, in the case of the present invention, timed cooperation becomes easier than that of the conventional relay. That is, in the conventional relay, the tap value, the suppression spring, the contact interval, and the like are used for timed coordination from the power source end to the load end. In the present invention, however, the sampling time width β is shortened toward the load side and the sampling time toward the power source end side. If you set the width β long,
In the event of an accident, almost the same current will flow through each end and flow toward the accident point, so relays of the same principle will work reliably for timed coordination. At this time, if the consideration is given such as increasing the number of times of collating the calculation results toward the power source end side, the reliability can be improved. Further, the idea of the present invention may be applied to an impedance relay and has the same effect as the above example.

【発明の効果】【The invention's effect】

以上のようにこの発明によれば、電流，電圧のサンプ
リング値を用いて所要関係式を満す四則演算回路により
第1,第２及び第３の電気量を求め、前記第１の電気量を
第２の電気量で除算して得た値に第３の電気量を加えて
得た電力方向成分が零より大か否かを判定するように回
路構成したので、周波数変動にも安定な特性が得られ50
Hz,60Hzでサンプリング時間巾を共用化した継電器とな
し得る効果がある。また、時限協調に優れていることか
ら高速動作可能な継電器が得られる効果がある。As described above, according to the present invention, the first, second, and third electric quantities are obtained by the four arithmetic circuits that satisfy the required relational expressions using the sampling values of the current and the voltage, and the first electric quantity is calculated. Since the circuit is configured to determine whether the power direction component obtained by adding the third amount of electricity to the value obtained by dividing by the second amount of electricity is greater than zero, a stable characteristic with respect to frequency fluctuations is also obtained. Obtained 50
There is an effect that can be achieved with a relay that shares the sampling time width at Hz and 60 Hz. In addition, since the time coordination is excellent, there is an effect that a relay that can operate at high speed can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図はこの発明の一実施例を示す保護継電器のブロッ
ク構成図、第２図は従来の電力方向継電器のアルゴリズ
ムを説明する波形図である。 図において、３〜５は電流データの一時的保管室,6〜８
は電圧データの一時的保管室、10〜21は四則演算回路、
22は判定量導出部である。FIG. 1 is a block configuration diagram of a protective relay showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram for explaining an algorithm of a conventional power direction relay. In the figure, 3 to 5 are temporary storage rooms for current data, 6 to 8
Is a temporary storage room for voltage data, 10-21 are four arithmetic circuits,
22 is a determination amount derivation unit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】電力系統の電圧、電流を検出した電圧デー
タ及び電流データを所定のサンプリング時間巾でサンプ
リングし量子化して、一時保管する電流データの一時保
管室及び電圧データの一時的保管室と、前記一時的保管
室に格納された電流、電圧のサンプリング値を用いて下
記第１の電気量、第２の電気量及び第３の電気量を出力
する演算手段と、下記第１の電気量を第２の電気量で除
して得た値に下記第３の電気量を加えて下記電力方向成
分を求め、この電力方向成分が零より大か否かを判定
し、その判定結果を出力する判定量導出部とを備えた保
護継電器。 記 第１の電気量 （I_PV_P）^２｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） ｛cosθ＋cos（２α＋θ）｝ 第２の電気量 I_PV_P｛cosθ−cos（２α＋θ）｝（１−cos2β） 第３の電気量 I_PV_P｛cosθ−cos（２α＋θ）｝ 電力方向成分 2I_PV_Pcosθ ここで、 I_P:電流の振幅値 V_P:電圧の振幅値 α：サンプリングｍ時点におけるω₀t β：サンプリング時間（間隔）巾 θ：電圧、電流の位相差1. A temporary storage room for current data and a temporary storage room for voltage data, which is obtained by sampling and quantizing voltage data and current data obtained by detecting voltage and current of a power system in a predetermined sampling time width. Calculating means for outputting the following first electric quantity, second electric quantity and third electric quantity using the sampling values of the current and voltage stored in the temporary storage room, and the following first electric quantity Is divided by the second electric quantity and the following third electric quantity is added to obtain the following electric power direction component, it is judged whether or not this electric power direction component is greater than zero, and the judgment result is output. A protective relay having a determination amount derivation unit that Note First electric quantity (I _P V _P ) ² {cos θ−cos (2α + θ)} (1-cos 2β) {cos θ + cos (2α + θ)} Second electric quantity I _P V _P {cos θ−cos (2α + θ)} ( 1-cos2β) where the third electrical quantity _{I P V P {cosθ-cos} (2α + θ)} power direction component _{2I P V P cosθ, I P} : amplitude value of the current V _P: the amplitude of the voltage alpha: sampling m Ω ₀ t β at time point: Sampling time (interval) width θ: Phase difference between voltage and current